Классификация систем теплоснабжения: Системы теплоснабжения. Классификация систем теплоснабжения — Студопедия

Классификация систем теплоснабжения предприятий и жилых районов

Приветствую Вас, дорогие и уважаемые читатели сайта “world-engineer.ru”. Продолжим наш курс лекции для понимая моего материала на сайте поговорим о классификации систем теплоснабжения, а также затронем достоинства и недостатки этим систем.

Система теплоснабжения разделяется на следующие 4 классификации:

1. по взаиморасположению источника и потребителей теплоты;
2. по виду источнику теплоснабжения;
3. по виду теплоносителя произведенного и использованного в системе теплоснабжения;
4. по количестве трубопроводов в тепловых сетях.

Рассмотрим данную классификацию систем теплоснабжения подробнее.

По взаиморасположению источника и потребителя теплоты системы теплоснабжения разделаются на:

А) централизованное теплоснабжение — это теплоснабжение, в которых источник вырабатывает и передает тепловую энергию группе потребителей (нескольким жилым или общественным зданиям или нескольким цехам промышленных предприятий и т.д.). К каждому зданию или цеху теплоноситель сначала поступает через внешние тепловые сети, а затем через внутренние сети здания или цеха теплоноситель подается к теплоиспользующим аппаратам или установкам.

Б) децентрализованное теплоснабжение — это либо автономное теплоснабжение, либо индивидуальное теплоснабжение. В этих система источник теплоснабжения размещается в том же здании или цехе, где расположены потребители теплоты. В системе децентрализованного теплоснабжения теплоноситель от источника сразу поступает во внутренние сети зданий и подается к теплоиспользующим аппаратам. (В таком случае, нет необходимости во внешних тепловых сетях).

Капитальные затраты в источнике, который вырабатывает и передает тепловую энергию группе потребителей, как правило, меньше затрат в индивидуальном источнике теплоснабжения. Кроме того, источники теплоснабжения централизованных систем работают с более высоким КПД чем индивидуальные. Однако при использовании систем централизованного теплоснабжения требуются значительные дополнительные затраты на проектирование сооружения и эксплуатацию внешних тепловых сетей и поэтому систему централизованного теплоснабжения целесообразно применять в районах с высокой плотностью населения и с большим теплопотреблением (т.е. в городах, компактных населенных пункта с многоэтажными зданиями), а с децентрализованным теплоснабжением  — целесообразно применять в районах с небольшой плотностью населения и малым теплопотреблением для этого населения. Приблизительно 75% от потребности в теплоте покрывается за счет централизованного теплоснабжения, остальная потребность в теплоте покрывается за счет децентрализованного теплоснабжения.

По виду источника теплоснабжения разделяются на:

А) теплофикационные системы, т.е. системы в которых совместно производится и передается как тепловая, так и электрическая энергия. В такой системе используется источник теплоснабжения, который одновременно вырабатывает и обеспечивает потребителей тепловой и электрической энергией (ТЭЦ),

Б) системы разделенного производства теплоты и электрической энергии. В таких системах необходимое потребителям тепло обеспечиваю источники, которые вырабатывают только тепловую энергию (котельные, индивидуальные котлы), а необходимое потребителям количеств электрической энергии обеспечивают источники, которые производят только электрическую энергию (КЭС, АЭС).

По виду теплоносителя произведенного и использованного в системе теплоснабжения разделяются на 2 группы:

А) Водяные системы теплоснабжения – в которых теплоносителем является нагретая вода.

Б) Паровые системы теплоснабжения – в которых теплоносителем являются насыщенный пар или перегретый водяной пар.

Нагретая вода, как теплоноситель, используется, как правило, для отопления и вентиляции, а также для горячего водоснабжения потребителей (т.е. для покрытия коммунально-бытовых услуг, т.е. там, где требуется теплоноситель с температурой не выше 150 ⁰С).

Водяной пар, как теплоноситель, как правило, используется на промышленных предприятиях для обеспечения теплотой технологических процессов установок, т.е. там, где требуется теплоноситель с температурным потенциалом выше 150 ⁰С.

Если сравнивать нагретую воду и пар, то у каждого из этих теплоносителей имеются свои достоинства и свои недостатки.

Достоинства нагретой воды как теплоносителя

1. Возможность транспортирования на большие расстояния без существенного уменьшения ее теплового потенциала 5-15 км.
2. Более низкая температура нагретой воды по сравнению с паром и как следствие будет более низкая температура на поверхности нагревательных приборов (снижается риск получения ожогов).
3. Повышенная аккумулирующая способность водяных систем теплоснабжения.
4. Большой нормативный срок службы водяных систем теплоснабжения по 20-25 лет.
5. Сохранение конденсата греющего пара на источнике теплоснабжения – это мероприятия приводит к увеличению КПД всей системы централизованного теплоснабжения.
6. Возможность ступенчатого подогрева воды на ТЭЦ с использованием низким давление пара теплофикационных отборов турбин. Это мероприятие увеличивает выработку электрической энергии по теплофикационному циклу на ТЭЦ, что способствует росту экономии топлива.

Недостатки нагретой воды как теплоносителя

1. Большой расход электрической энергии в сетевых, подпиточных и повысительных насосах на перекачку нагретой воды.
2. Большие массовые утечки теплоносителя из водяных систем теплоснабжения (в 20-40 раз больше по сравнению с паровыми система).

Достоинства паровых систем теплоснабжения

1. Отсутствие потребления электроэнергии для транспортировки пара (т.к. водяной пар поступает к потребителям под действием собственного давления).
2. Быстрый прогрев и быстрое остывание паровых систем теплоснабжения (т.е. паровые системы малоинерционные).
3. Незначительные массовые утечки.
4. Более низкая первоначальная стоимость, т.к. эти системы имеют меньше площади поверхностей нагрева тепло-используемых приборов и меньшие диаметры по сравнению с водяными сетями.

Недостатки паровых систем

1. Срок службы паровых систем значительно меньше по сравнению с водяными, из-за интенсивной высокотемпературной коррозии внутренней поверхности тепло-используемых приборов и трубопроводов сетей.
2. Повышенные потери теплоты паропроводами, из-за более высокой температуры пара по сравнению с нагретой водой. Этот фактор затрудняет транспортировку пара на большие расстояния. Как правило, паропроводы прокладываются в пределах одного предприятия.

По количеству трубопроводов в тепловых сетях системы теплоснабжения разделяются на:

– однотрубные;

– 2-х трубные;

– 3-х трубные;

– 4-х трубные;

– многотрубные.

Как правило, паровые системы, которые покрывают технологические тепловые нагрузки промышленных предприятия выполняются либо однотрубными, либо 2-х трубными.

Водяные системы, которые покрывают тепловые нагрузки на отопление, вентиляцию и бытовое горячее водоснабжение, как правило, выполняются 2-х трубными.

В 2-х трубных водяных системах тепловая сеть состоит из 2-х трубопроводов – подающего и обратного. По подающему трубопроводу нагретая вода, которая является теплоносителем подается от источника к потребителям теплоты. По обратному трубопроводу охлажденная вода возвращается от потребителя на источник теплоснабжения.

Поделиться ссылкой:

Системы теплоснабжения | Блог об энергетике

В этой статье я расскажу о том, какими бывают системы теплоснабжения.

Википедия дает следующее определение термина «теплоснабжение»:

Теплоснабжение — система обеспечения теплом зданий и сооружений, предназначенного для обеспечения теплового комфорта для находящихся в них людей или для возможности выполнения технологических норм.

Любая система теплоснабжения состоит из трех основных элементов:

1. Теплоисточник. Это может быть ТЭЦ или котельная (при централизованной системе теплоснабжения), либо просто котел, расположенный в отдельном здании (местная система).
2. Система транспортировки тепловой энергии (тепловые сети).
3. Потребители тепла (радиаторы отопления (батареи) и калориферы).

Классификация

Системы теплоснабжения подразделяются на:

• Централизованные
• Местные (их еще называют децентрализованными).

Они могут быть водяными и паровыми. Последние используются в наши дни не часто.

Местные системы теплоснабжения

Здесь все просто. В местных системах источник тепловой энергии и ее потребитель находятся в одном здании или очень близко друг к другу. Например, в отдельном доме установлен котел. Нагретая в этом котле вода в последствии используется для удовлетворения нужд дома в отоплении и горячей воде.

Централизованные системы теплоснабжения

В централизованной системе теплоснабжения источником тепла служит ТЭЦ или котельная, которая вырабатывает тепло для группы потребителей: квартал, район города или даже весь город.

При такой системе тепло транспортируется к потребителям по магистральным тепловым сетям. От магистральных сетей теплоноситель подается в центральные тепловые пункты (ЦТП) или индивидуальные тепловые пункты (ИТП). От ЦТП тепло уже по квартальным сетям поступает в здания и сооружения потребителей.

По способу подключения системы отопления системы теплоснабжения подразделяются на:

• Зависимые системы — теплоноситель от источника тепловой энергии (ТЭЦ, котельная) поступает непосредственно к потребителю. При такой системе в схеме не предусмотрено наличие центральных или индивидуальных тепловых пунктов. Выражаясь простым языком, вода из тепловых сетей поступает напрямую в батареи.

• Независимые системы — в этой системе присутствуют ЦТП и ИТП. Теплоноситель, циркулирующий по тепловым сетям, нагревает воду в теплообменнике (1й контур — красные и зеленые линии). Нагретая в теплообменнике вода циркулирует уже в системе отопления потребителей (2 контур — оранжевые и синие линии).

С помощью подпиточных насосов восполняются потери воды через неплотности и повреждения в системе и поддерживается давление в обратном трубопроводе.

По способу присоединения системы горячего водоснабжения системы теплоснабжения подразделяются на:

• Закрытые. При такой системе вода из водопровода нагревается теплоносителем и поступает к потребителю. О ней я писал в статье «Горячее водоснабжение».

• Открытые. В открытой системе теплоснабжения вода для нужд ГВС отбирается непосредственно из тепловой сети. К примеру, зимой вы пользуетесь отоплением и горячей водой «из одной трубы». Для такой системы справедлив рисунок зависимой системы теплоснабжения.

Поделись с друзьями

Похожее

Классификация систем теплоснабжения — Студопедия

Лекция 8 Теплоснабжение

Теплоснабжение — снабжение теплом жилых, общественных и промышленных зданий (сооружений) для обеспечения коммунально-бытовых (отопление, вентиляция, горячее водоснабжение) и технологических нужд потребителей

Процесс централизованного теплоснабжения состоит из трех пос­ледовательных операций: подготовки, транспортирования и использования теплоносителя.

Подготовка теплоносителя производится в котельных установках, транспортируется он по тепловым сетям, используется в теплоприемниках потребителей.

Комплекс установок, предназначенный для подготовки транспорта и использования теплоносителя, составляет систему теплоснабжения.

Тепловая сеть — один из наиболее дорогостоящих и трудоемких элементов систем централизованного тепло­снабжения. Она представляет собой теплопроводы— сложные сооружения, состоящие из соединенных между собой сваркой стальных труб, тепловой изоляции, ком­пенсаторов тепловых удлинений, запорной и регулирую­щей арматуры, строительных конструкций, подвижных и неподвижных опор, камер, дренажных и воздухоспускных устройств.

Отопительная котельная — сооружение, предназначенное для выработки тепла и подачи его в системы отопления, вентиляции и горячего водоснабжения крупных жилых массивов (районная котельная) или отдельных зданий и сооружений (местная котельная). Районные котельные могут включаться в систему теплоснабжения от ТЭЦ.

Высшей формой централизованного теплоснабжения является теплофикация, при которой тепловая энергия получается от теплоэлектроцентралей (ТЭЦ), вырабатывающих два вида энергии – электрическую и тепловую. Комбинированная, т.е. совместная выработка электрической и тепловой энергии при резком уменьшении потерь в конденсаторе повышает КПД тепловой станции, работающей на органическом топливе, до 60-65%.

Классификация систем теплоснабжения.

Различают местное (децентрализованное) и централизованное теплоснабжение. Местное теплоснабжение ориентировано на одно или несколько зданий, централизованное — на жилой или промышленный район.

В зависимости от степени централизации системы централизованного теплоснабжения можно разделить на две группы: групповое -теплоснабжение нескольких групп зданий, районное теплоснабжение нескольких групп зданий района.

По количеству параллельно проложенных теплопро­водов тепловые сети могут быть однотрубными, двух­трубными и многотрубными

В настоящее время наибольшее распространение по­лучили двухтрубные тепловые сети, состоящие из подаю­щего и обратного теплопроводов для водяных сетей и па­ропровода с конденсатопроводом для паровых сетей. Благодаря высокой аккумулирующей способности воды, позволяющей осуществлять дальнее теплоснабжение, а также большей экономичности и возможности цент­рального регулирования отпуска теплоты потребителям, водяные сети имеют более широкое применение, чем па­ровые.

— Водяные тепловые сети по способу приготовления во­ды для горячего водоснабжения разделяются на закры­тые и открытые.

В закрытых сетях для горячего водо­снабжения используется водопроводная вода, нагревае­мая сетевой водой в водоподогревателях. При этом сетевая вода возвращается на ТЭЦ или в котельную.

В от­крытых сетях вода для горячего водоснабжения разби­рается потребителями непосредственно из тепловой сети и после использования ее в сеть уже не возвращается.

— Тепловые сети разделяют на магистральные, прокла­дываемые на главных направлениях населенных пунктов, распределительные — внутри квартала, микрорайона и ответвления к отдельным зданиям.

— По способу прокладки тепловые сети делят на под­земные и надземные (воздушные).

Надземная прокладка труб (на отдельно стоящих мачтах или эстакадах, на кронштейнах, заделываемых в стены здания) применя­ется на территориях промышленных предприятий, при сооружении тепловых сетей вне черты города, при пере­сечении оврагов и т. д. Надземная проклад­ка тепловых сетей рекомендуется преимущественно при высоком стоянии грунтовых вод.

Преобладающим способом прокладки трубопроводов тепловых сетей является подземная прокладка: в про­ходных каналах и коллекторах совместно с другими ком­муникациями; в полупроходных и непроходных каналах; бесканальная (в защитных оболочках различной формы и с засыпной теплоизоляцией).

Классификация систем теплоснабжения — Студопедия

Назначение любой системы теплоснабжения заключается в обеспечении потребителей теплоты необходимым количеством тепловой энергии требуемых параметров.

Существующие системы теплоснабжения в зависимости от взаимного расположения источника и потребителей теплоты можно разделить на централизованные и децентрализованные системы. В централизованных системах теплоснабжения один источник теплоты обслуживает теплоиспользующие устройства ряда потребителей, расположенных раздельно, поэтому передача теплоты от источника до потребителей осуществляется по специальным теплопроводам — тепловым сетям.

Централизованное теплоснабжение состоит из трёх взаимосвязанных и последовательно протекающих стадий: подготовки, транспортировки и использования теплоносителя. В соответствии с этими стадиями каждая система централизованного теплоснабжения (рис. 9.1) состоит из трех основных звеньев: источника теплоты 1 (например, теплоэлектроцентрали или котельной), тепловых сетей 2 (теплопроводов) и потребителей теплоты 3.

В децентрализованных системах теплоснабжения каждый потребитель имеет собственный источник теплоты.

Основными видами теплоносителей для целей теплоснабжения являются вода и водяной пар. Причём вода используется преимущественно для удовлетворения нагрузок отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха и горячего водоснабжения, а пар, кроме того,— для удовлетворения технологической нагрузки.

Общие сведения о котельных

Котельной установкойназывается комплекс устройств, предназначенных для выработки тепловой энергии в виде горячей воды или пара. Главной частью этого комплекса является котёл.

В зависимости от того, для какой цели используется тепловая энергия, котельные подразделяются на энергетические, отопительно-производственные и отопительные.

Энергетические котельные снабжают паром паросиловые установки, вырабатывающие электроэнергию, и обычно входят в комплекс электрической станции. Отопительно-производственные котельные сооружаются на промышленных предприятиях и обеспечивают тепловой энергией системы отопления, вентиляции, горячего водоснабжения зданий и технологические процессы производства. Отопительные котельные предназначаются для тех же целей, но обслуживают жилые и общественные здания.

По размещению на генеральном плане котельные подразделяются на отдельно стоящие, пристроенные и встроенные в здания другого назначения. Устройство котельных, пристроенных к жилым зданиям, к зданиям детских яслей-садов, школ, больниц и поликлиник, санаториев, учреждений отдыха, пионерских лагерей, а также котельных, встроенных в здания указанного назначения, не допускается.

Котельные малой мощности (индивидуальные и небольшие групповые) обычно состоят из котлов, циркуляционных и подпиточных насосов и тягодутьевых устройств. При установке паровых котлов дополнительно устанавливают конденсатные баки, насосы для перекачки конденсата и теплообменники.

Котельные средней и большой мощности отличаются сложностью оборудования и составом служебно-бытовых помещений. Кроме котлов, насосов и тягодутьевых устройств они имеют дополнительные поверхности нагрева (экономайзер и воздухоподогреватель), оборудование для водоподготовки, топливоподающие и шлакоудаляющие устройства, теплообменники, устройства автоматики и др. Объёмно-планировочные решения этих котельных должны удовлетворять требованиям Санитарных норм проектирования промышленных предприятий (СН 245-71), СНиП 2.09.02—85 и СНиП II-35-76.

КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ — Студопедия.Нет

Назначение любой системы теплоснабжения заключается в обеспечении потребителей теплоты необходимым количеством тепловой энергии требуемых параметров.

Существующие системы теплоснабжения в зависимости от взаимного расположения источника и потребителей теплоты можно разделить на централизованные и децентрализованные системы. В централизованных системах теплоснабжения один источник теплоты обслуживает теплоиспользующие устройства ряда потребителей, расположенных раздельно, поэтому передача теплоты от источника до потребителей осуществляется по специальным теплопроводам — тепловым сетям.

Централизованное теплоснабжение состоит из трех взаимосвязанных и последовательно протекающих стадий: подготовки, транспортировки и использования теплоносителя. В соответствии с этими стадиями каждая система централизованного теплоснабжения состоит из трех основных звеньев: источника теплоты (например, теплоэлектроцентрали или котельной), тепловых сетей (теплопроводов) и потребителей теплоты.

В децентрализованных системах теплоснабжения каждый потребитель имеет собственный источник теплоты.

Основными видами теплоносителей для целей теплоснабжения являются вода и водяной пар. При этом, вода используется преимущественно для удовлетворения нагрузок отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха, и горячего водоснабжения, а пар, кроме того,— для удовлетворения технологической нагрузки.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕПЛОСНАБЖЕНИИ

Потребители теплоты. Под тепловым потреблением понимают использование тепловой энергий для разнообразных коммунально-бытовых и производственных целей: отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха, горячее водоснабжение, технологические процессы.

Потребители теплоты по характеру их загрузки во времени можно разделить на сезонные и круглогодичные. К сезонным потребителям относятся системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, а к круглогодичным — системы горячего водоснабжения и технологические аппараты. Тепловые нагрузки потребителей не остаются постоянными.

Расходы теплоты на отопление, вентиляцию и кондиционирование воздуха зависят в основном от климатических условий: температуры наружного воздуха, направления и скорости ветра, влажности воздуха и др. Из названных факторов основное значение имеет температура наружного воздуха, Сезонная нагрузка имеет сравнительно постоянный суточный график и переменный годовой график. Отопление и вентиляция являются зимними тепловыми нагрузками, для кондиционирования воздуха в летний период требуется искусственный холод.

Нагрузка горячего водоснабжения зависит от степени благоустройства жилых и общественных зданий, режима работы бань, прачечных и т. д. Технологическое потребление теплоты зависит в основном от характера производства, типа оборудования, вида выпускаемой продукции.

Горячее водоснабжение и технологическая нагрузка имеют переменный суточный график, а их годовые графики в определенной мере зависят от времени года. Летние нагрузки, как правило, ниже зимних вследствие более высокой температуры водопроводной воды и перерабатываемого сырья, а также благодаря меньшим тепловым потерям теплопроводов и технологических трубопроводов.

Максимальные тепловые потоки на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение жилых, общественных и производственных зданий должны приниматься по соответствующим проектам.

КЛАССИФИКАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ

По количеству параллельно проложенных теплопроводов тепловые сети могут быть однотрубными, двухтрубными и многотрубными. Однотрубные сети наиболее экономичны и просты. В них сетевая вода после систем отопления и вентиляции должна полностью использоваться для горячего водоснабжения. Однотрубные тепловые сети являются прогрессивными, с точки зрения значительного ускорения темпов строительства тепловых сетей. В трехтрубных сетях две трубы используют в качестве подающих для подачи теплоносителя с разными тепловыми потенциалами, а третью трубу — в качестве общей обратной, так называемой «обратки». В четырехтрубных сетях одна пара теплопроводов обслуживает системы отопления и вентиляции, а другая — систему горячего водоснабжения, а также используется на технологические нужды.

В настоящее время наибольшее распространение получили двухтрубные тепловые сети, состоящие из подающего и обратного теплопровода для водяных сетей и паропровода с конденсатопроводом для паровых сетей. Благодаря высокой аккумулирующей способности воды, позволяющей осуществлять дальнее теплоснабжение, а также большей экономичности и возможности центрального регулирования отпуска теплоты потребителям, водяные сети имеют более широкое применение, чем паровые.

Водяные тепловые сети по способу приготовления воды для горячего водоснабжения разделяются на закрытые и открытые. В закрытых сетях для горячего водоснабжения используется водопроводная вода, нагреваемая сетевой водой в водоподогревателях. При этом сетевая вода возвращается на ТЭЦ или в котельную. В открытых сетях вода для горячего водоснабжения разбирается потребителями непосредственно из тепловой сети и после ее использования в сеть не возвращается. Качество воды в открытой тепловой сети должно отвечать требованиям ГОСТ 2874—82*.

Тепловые сети разделяют на магистральные, прокладываемые на главных направлениях населенных пунктов, распределительные — внутри квартала, микрорайона и ответвления к отдельным зданиям.

Радиальные сети сооружают с постепенным уменьшением диаметров теплопроводов в направлении от источника теплоты. Такие сети наиболее просты и экономичны по начальным затратам. Их основной недостаток — отсутствие резервирования. Во избежание перерывов в теплоснабжении (в случае аварии на магистрали радиальной сети прекращается теплоснабжение потребителей, присоединенных на аварийном участке) согласно СНиП 2.04,07—86 должно предусматриваться резервирование подачи теплоты потребителям за счет устройства перемычек между тепловыми сетями смежных районов и совместной работы источников теплоты (если их несколько). Радиус действия водяных сетей во многих городах достигает значительной величины (15—20 км).

Устройством перемычек тепловая сеть превращается в радиально-кольцевую, происходит частичный переход к кольцевым сетям. Для предприятий, в которых не допускается перерыв в теплоснабжении, предусматривают дублирование или кольцевые (с двусторонней подачей теплоты) схемы тепловых сетей. Несмотря на то, что кольцевание сетей существенно увеличивает их стоимость, тем не менее на крупных системах теплоснабжения значительно повышается надежность теплоснабжения, создается возможность резервирования, а также повышается качество гражданской обороны.

Паровые сети устраивают преимущественно двухтрубными. Возврат конденсата осуществляется по отдельной трубе — конденсатопроводу. Пар от ТЭЦ по паропроводу со скоростью 40—60 м/с и более идет к месту потребления. В тех случаях, когда пар используется в теплообменниках, его конденсат собирается в конденсатных баках, откуда насосами по конденсатопроводу возвращается на ТЭЦ.

Направление трассы тепловых сетей в городах и других населенных пунктах должно предусматриваться преимущественно по районам наибольшей тепловой нагрузки с учетом вида прокладки, данных состава грунтов и наличия грунтовых вод.

Виды и способы теплоснабжения. Разновидности централизованных систем теплоснабжения. Классификация систем теплоснабжения

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВСТУПЛЕНИЕ

На сегодняшний день политика энергосбережения является приоритетным направлением развития систем энерго- и теплоснабжения. Фактически на каждом государственном предприятии составляются, утверждаются и воплощаются в жизнь планы энергосбережения и повышения энергоэффективности предприятий, цехов и пр..

Система теплоснабжения страны довольно велика и громоздка, потребляет колоссальные объемы энергии и при этом происходят не менее колоссальные потери тепла и энергии.

Рассмотрим что из себя представляет система теплоснабжения, где происходят наибольшие потери и какие комплексы энергосберегающих мероприятий можно применить для увеличения «КПД» этой системы.

1. СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Теплоснабжение — снабжение теплом жилых, общественных и промышленных зданий (сооружений) для обеспечения коммунально-бытовых (отопление, вентиляция, горячее водоснабжение) и технологических нужд потребителей.

В большинстве случаев теплоснабжение — это создание комфортной среды в помещении — дома, на работе или в общественном месте. Теплоснабжение включает в себя также подогрев водопроводной воды и воды в плавательных бассейнах, обогрев теплиц и т.д.

Расстояние, на которое транспортируется тепло в современных системах централизованного теплоснабжения, достигает нескольких десятков км. Развитие систем теплоснабжения характеризуется повышением мощности источника тепла и единичных мощностей установленного оборудования. Тепловые мощности современных ТЭЦ достигают 2 — 4 Ткал/ч, районных котельных 300 — 500 Гкал/ч. В некоторых системах теплоснабжения осущес

Назначение и классификация систем отопления зданий — Студопедия

В помещениях с постоянным или длительным пребыванием людей и в помещениях, где по условиям производства требуется поддержание положительных температур в холодный период года, устраивается система отопления.

Отоплением называется искусственное обогревание помещений здания с возмещением теплопотерь для поддержания в них температуры на заданном уровне, определяемом условиями теплового комфорта для находящихся в них людей и требованиями протекающего технологического процесса. Известно три вида отопления: водяное, паровое и воздушное.

Системы отопления включают три основных элемента: источник теплоты (генератор тепла), теплопроводы (каналы или трубопроводы) и отопительные (нагревательные) приборы.

В генераторе тепла происходит сжатие тепла, а выделяемое при этом тепло передается теплоносителю, т.е. среде, переносящей тепло от генератора к нагревательным приборам. Нагревательные приборы передают полученное от генератора тепло воздуху помещений. По теплопроводам теплоноситель перемещается от генератора тепла к нагревательным приборам.

Система отопления является одной из строительно-технологических установок здания, которая должна отвечать следующим основным требованиям:

1) санитарно-гигиеническим – обеспечивать необходимые внутренние температуры, регламентируемые соответствующими СНиП, без ухудшения состояния воздушной среды;

2) экономическим – обеспечивать наименьшие приведенные затраты при уменьшении расхода металла;

3) строительным – предусматривать размещение отопительных элементов в уровне с архитектурно-планировочным и конструктивным решениями здания без нарушения прочности основных конструкций при монтаже и ремонте систем отопления.

4) монтажным – предусматривать возможность монтажа индустриальными методами с максимальным использованием унифицированных узлов заводского изготовления при минимальном количестве типоразмеров и ограничением применения узлов и деталей индивидуального изготовления;

5) эксплуатационным – характеризоваться простотой и удобством управления и ремонта, бесшумностью и безопасностью действия;

6) эстетическим – хорошо гармонировать с внутренней отделкой помещения и не занимать излишних площадей.

В практике строительства нашли применение разнообразные системы отопления, в основе выбора которых лежит использование тех или иных особенностей систем.

Системы отопления классифицируют по следующим основным признакам (рисунок 5): по виду использованного теплоносителя; по способу перемещения теплоносителя; по месту расположения источника теплоты.

По виду использованного теплоносителя системы отопления делятся на водяные, паровые, воздушные, огневоздушные.

По способу перемещения теплоносителя системы отопления делятся на системы с естественным (гравитационным) побуждением движения теплоносителя и системы с принудительным побуждением.

По месту расположения источника теплоты системы отопления разделяют на центральные и местные.

Рисунок — 5 Классификация систем отопления

В местной системе отоплениягенератор тепла, нагревательные приборы и теплоотдающие поверхности конструктивно объединены в одном устройстве. Примером местного отопления может служить комнатная печь. В ней генератором тепла является топливник, в котором происходит сгорание топлива, теплопроводом служат дымообороты, прогревающие стенки печи и отводящие продукты сгорания из топки, а воздух помещений нагревается при его непосредственном соприкосновении с горячими поверхностями стенок печи. К местным системам отопления относятся также газовое отопление (при сжигании газа в нагревательных приборах, находящихся в отапливаемом помещении) и электрическое, если электрическая энергия переходит в тепловую непосредственно в самих нагревательных приборах. Радиус действия местных систем отопления невелик и ограничивается одной или двумя-тремя смежными комнатами.

Центральными системами отопления называются системы, в которых генератор тепла (например, котел) находится вне отапливаемых помещений, а теплоноситель к местам потребления подается по трубопроводам.

В центральных системах отопления одним генератором тепла, состоящим из одного котла или группы котлов, могут отапливаться не только отдельное здание, но и группы зданий. Система отопления, которая обслуживает целую группу зданий от одной котельной, называется районной.

В зависимости от вида теплоносителя центральные системы отопления подразделяются на системы водяного, парового, воздушного и комбинированного отопления.

Если в системе водяного отопления циркуляция воды в трубопроводах и нагревательных приборах происходит под действием разности объемных весов охлажденной и нагретой воды, то она называется системой с естественной циркуляцией.

В системах большой протяженности применять естественную циркуляцию воды экономически нецелесообразно, так как это привело бы к необходимости установки труб слишком больших диаметров. Поэтому в этих случаях устраивают системы водяного отопления с искусственной циркуляцией воды при помощи насосов (или насосные). Эти системы отопления в качестве теплоносителя могут использовать воду с температурой до 100⁰ С или высокотемпературную воду (с температурой более 100⁰ С).

В системах парового отопления пар из котла по трубопроводам поступает в нагревательные приборы, где конденсируется и, выделяя скрытую теплоту парообразования, нагревает эти приборы. Конденсат же возвращается в котел и вновь превращается в пар.

Системы парового отопления различаются по величине первоначального давления и бывают вакуум-паровыми (с давлением пара до 1 кгс/см²), низкого давления (от 1,0 до 1,7 кгс/см²) и высокого давления (более 1,7 кгс/см²). В системах парового отопления пар перемещается под действием разности давлений на выходе из котла и перед нагревательным прибором.

Система воздушного отопления в зависимости от вида первичного теплоносителя подразделяются на водовоздушные, паровоздушные, огневоздушные, электровоздушные и газовоздушные. По способу передвижения воздуха воздушные системы могут быть с естественным и механическим побуждением. Во втором случае используются вентиляторы.

Комбинированной системой отопления называют систему, в которой применены либо два различных теплоносителя, либо один теплоноситель, но с разными параметрами. К ней относятся пароводяные, водоводяные и все воздушные системы отопления.

Системы водяного и парового отопления различаются также по способу разводки магистральных трубопроводов (с верхней, нижней и средней разводкой), по способу присоединения нагревательных приборов к стоякам (двухтрубные и однотрубные), по способу теплоотдачи нагревательных приборов (конвекционные и лучистые) и по типу применяемых нагревательных приборов (радиаторные, конвекторные, панельные, из гладких труб и др.).

Требования, предъявляемые к теплоносителям систем отопления.Основные требования, предъявляемые к теплоносителям, это способность аккумулировать тепло, подвижность и незначительное потребление электроэнергии на их перемещение. Применяемые в качестве теплоносителя горячая вода, пар и воздух наиболее близко соответствует этим требованиям.

К тому же температура теплоносителя (при воздействии ее на нагревательные приборы) не должна ухудшать гигиенические условия воздуха помещения.

Вода, пар и воздух обладают различными физическими свойствами. Вода характеризуется большой теплоемкостью, значительным объемным весом и большой подвижностью, что дает возможность передавать на большие расстояния значительное количество тепла при сравнительно небольшом объеме воды. При использовании в качестве теплоносителя горячей воды температуры поверхности нагревательных приборов (а следовательно, и их теплоотдачу) можно регулировать из одного общего центра (например, котельной), что позволяет экономней расходовать топливо.

Таблица 2 — Свойства водяного пара

При паровом отоплении большое количество тепла, выделяющегося при конденсации пара, и малый объемный вес последнего позволяют передавать на большие расстояния значительное количество тепла с минимальными затратами электроэнергии на перемещение теплоносителя. Кроме того, при использовании в качестве теплоносителя пара существенно сокращается количество нагревательных приборов, так как температура последних значительно выше, чем при теплоносителе — горячей воде. К недостаткам пара, как теплоносителя, следует отнести невозможность центрального регулирования теплоотдачи нагревательных приборов, высокую температуру на поверхности последних и возможность пригорания на них органической пыли, что ухудшает санитарно-гигиенические условия отапливаемых помещений. Кроме того, потери тепла паропроводами и конденсатопроводами значительно превышают потери тепла трубопроводами водяных систем отопления.

Воздушное отопление с использованием в качестве теплоносителя нагретого воздуха, имеющего сравнительно небольшие температуру (50⁰-70⁰С), теплоемкость и объемный вес, потребляет много электроэнергии на перемещение больших количеств воздуха. К недостаткам его можно отнести также шум, возникающий при работе вентиляторов.

По экономическим соображениям воздушное отопление предпочтительнее водяного и парового, так как не требует установки нагревательных приборов, стоимость которых составляет около 60% стоимости всей системы отопления.

типов систем HVAC | IntechOpen

1. Введение

Система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC) разработана для удовлетворения экологических требований к комфорту людей и технологического процесса.

Системы HVAC больше используются в зданиях различных типов, таких как промышленные, коммерческие, жилые и институциональные здания. Основная задача системы HVAC заключается в обеспечении теплового комфорта жителей путем регулирования и изменения условий наружного воздуха в соответствии с желаемыми условиями жилых зданий [1].В зависимости от внешних условий наружный воздух втягивается в здания и нагревается или охлаждается перед тем, как он распределяется по жилым помещениям, затем он выбрасывается в окружающий воздух или повторно используется в системе. Выбор систем HVAC в данном здании будет зависеть от климата, возраста здания, индивидуальных предпочтений владельца здания и проектировщика проекта, бюджета проекта, архитектурного дизайна зданий [1] ,

Системы HVAC можно классифицировать по необходимым процессам и процессу распределения [2].Обязательные процессы включают процесс нагрева, процесс охлаждения и процесс вентиляции. Могут быть добавлены другие процессы, такие как процесс увлажнения и осушения. Этот процесс может быть достигнут с помощью подходящего оборудования HVAC, такого как системы отопления, системы кондиционирования воздуха, вентиляторы и осушители. Системы HVAC нуждаются в распределительной системе для подачи необходимого количества воздуха в желаемых условиях окружающей среды. Система распределения в основном различается в зависимости от типа хладагента и способа подачи, например, оборудования для обработки воздуха, фанкойлов, воздуховодов и водопроводных труб.

2. Выбор системы HVAC

Выбор системы зависит от трех основных факторов, включая конфигурацию здания, климатические условия и желание владельца [2]. Инженер-проектировщик отвечает за рассмотрение различных систем и рекомендацию более чем одной системы для достижения цели и удовлетворения владельца здания. Можно рассмотреть некоторые критерии, такие как изменение климата (например, температура, влажность и давление в помещении), емкость здания, требования к пространству, стоимость, например капитальные затраты, эксплуатационные расходы и затраты на обслуживание, анализ жизненного цикла, а также надежность и гибкость.

Однако выбор системы имеет некоторые ограничения, которые необходимо определить. Эти ограничения включают доступную мощность в соответствии со стандартами, конфигурацию здания, доступное пространство, строительный бюджет, доступный источник коммунальных услуг, отопление и охлаждение здания.

3. Основные компоненты системы HVAC

Основные компоненты или оборудование системы HVAC, которая подает кондиционированный воздух для обеспечения теплового комфорта помещения и людей, а также для достижения качества воздуха в помещении, перечислены ниже [3]:

1. Приточная камера смешанного воздуха и регулировка наружного воздуха

2. Воздушный фильтр

3. Приточный вентилятор

4. Вытяжные или разгрузочные вентиляторы и выпускное отверстие для воздуха

5. Забор наружного воздуха

6. Воздуховоды

7. Клемма устройств

8. Система возвратного воздуха

9. Змеевики нагрева и охлаждения

10. Автономный блок нагрева или охлаждения

11. Градирня

12. Котел

13. Control

14. Охладитель воды

15. Оборудование для увлажнения и осушения

4.Классификация систем HVAC

Основная классификация систем HVAC — центральная система и децентрализованная или локальная система. Типы системы зависят от адресации к месту расположения основного оборудования, которое должно быть централизовано как кондиционирование всего здания в целом или децентрализовано как отдельное кондиционирование определенной зоны как части здания. Таким образом, система распределения воздуха и воды должна быть спроектирована на основе классификации системы и расположения основного оборудования. При выборе между двумя системами также следует применять указанные выше критерии.В таблице 1 показано сравнение центральной и локальной систем по критериям выбора [3, 4].

Таблица 1.

Сравнение центральной и местной систем HVAC.

5. Системные требования HVAC

Четыре требования являются базовыми для любых систем HVAC [4]. Им требуется основное оборудование, необходимое пространство, распределение воздуха и трубопроводы, как показано на рисунке 1.

Рисунок 1.

Горизонтальное иерархическое представление требований к системе HVAC.

Первичное оборудование включает отопительное оборудование, такое как паровые котлы и водогрейные котлы для обогрева зданий или помещений, оборудование для подачи воздуха в виде комплектного оборудования для подачи кондиционированного воздуха вентиляции с помощью центробежных вентиляторов, осевых вентиляторов, пробковых или нагнетательных вентиляторов, а также холодильное оборудование, которое доставляет в космос охлажденный или кондиционированный воздух.Он включает в себя охлаждающие змеевики на основе воды из чиллеров или хладагентов из процесса охлаждения.

Необходимое пространство необходимо для того, чтобы сделать систему HVAC центральной или местной. Для этого требуются следующие пять помещений:

1. Помещения с оборудованием: поскольку общие требования к механическому и электрическому пространству составляют от 4 до 9% от общей площади здания. Предпочтительно располагаться в центре здания, чтобы уменьшить длину и размеры длинных каналов, труб и каналов, упростить компоновку шахт и централизованное обслуживание и эксплуатацию.

2. Объекты HVAC: отопительное и холодильное оборудование требует множества помещений для выполнения своих основных задач по обогреву и охлаждению здания. Для отопительного оборудования требуются котельные, насосы, теплообменники, оборудование для понижения давления, управляющие воздушные компрессоры и прочее оборудование, а для холодильного оборудования требуются чиллеры или градирни для больших зданий, водяные насосы конденсаторов, теплообменники, кондиционирование воздуха. оборудование, управляющие воздушные компрессоры и прочее оборудование.При проектировании аппаратных помещений для размещения обеих частей оборудования следует учитывать размер и вес оборудования, установку и техническое обслуживание оборудования, а также применимые нормативные требования к воздуху для горения и воздуху для вентиляции.

3. В фан-залах есть вентиляторное оборудование HVAC и другое разное оборудование. Помещения должны учитывать размер установки и снятия валов и змеевиков вентиляторов, замены и обслуживания. Размер вентиляторов зависит от требуемой скорости воздушного потока для кондиционирования здания и может быть централизованным или локализованным в зависимости от доступности, местоположения и стоимости.Желательно иметь свободный доступ к наружному воздуху.

4. Вертикальный вал: обеспечивает пространство для распределения воздуха и водяных и паровых труб. Распределение воздуха включает воздуховоды для приточного, вытяжного и возвратного воздуха. Распределение труб включает подачу горячей воды, охлажденной воды, воды в конденсатор и пар, а также возврат конденсатора. Вертикальная шахта включает другие механические и электрические распределительные устройства для обслуживания всего здания, включая водопроводные трубы, противопожарные трубы и электрические каналы / туалеты.

5. Доступ к оборудованию: помещение с оборудованием должно позволять перемещение большого и тяжелого оборудования во время установки, замены и обслуживания.

Распределение воздуха предполагает наличие воздуховодов, по которым кондиционированный воздух доставляется в нужное место прямым, бесшумным и экономичным способом. Распределение воздуха включает в себя воздухораспределительные устройства, такие как решетки и диффузоры, для подачи приточного воздуха в помещение с низкой скоростью; оконечные устройства с приводом от вентилятора, в которых используется встроенный вентилятор для подачи воздуха в помещение; оконечные устройства с переменным расходом воздуха, которые подают в помещение переменное количество воздуха; оконечные устройства всасывания воздуха, которые контролируют первичный воздух, нагнетают возвратный воздух и распределяют смешанный воздух в помещении; и оконечные устройства для впуска воздуха-воды, которые содержат катушку в воздушном потоке.Все воздуховоды и трубопроводы должны быть изолированы для предотвращения потерь тепла и экономии энергии здания. Также рекомендуется, чтобы в зданиях было достаточно места на потолке для размещения воздуховодов в подвесном потолке и плите перекрытия, и чтобы их можно было использовать в качестве приточной камеры для возвратного воздуха, чтобы уменьшить количество обратных каналов.

Система трубопроводов используется для прямой, бесшумной и доступной подачи хладагента, горячей воды, охлажденной воды, пара, газа и конденсата к оборудованию HVAC и от него. Системы трубопроводов можно разделить на две части: трубопровод в центральном аппаратном помещении завода и трубопровод подачи.Трубопровод HVAC может быть изолирован или не изолирован в соответствии с существующими нормативами.

6. Центральные системы HVAC

Центральная система HVAC может обслуживать одну или несколько тепловых зон, а ее основное оборудование находится за пределами обслуживаемой зоны (зон) в подходящем центральном месте, внутри, наверху или рядом с здание [4, 5]. Центральные системы должны кондиционировать зоны с их эквивалентной тепловой нагрузкой. Центральные системы HVAC будут иметь несколько контрольных точек, таких как термостаты для каждой зоны.Среда, используемая в системе управления для обеспечения тепловой энергии, подклассифицирует центральную систему HVAC, как показано на рисунке 2.

Рисунок 2.

Горизонтальное иерархическое представление основных типов центральных систем HVAC.

Средой передачи тепловой энергии может быть воздух, вода или и то, и другое, которые представляют собой воздушные системы, воздушно-водяные системы, водные системы. Кроме того, центральные системы включают тепловые насосы с водяным источником и панели отопления и охлаждения. Все эти подсистемы обсуждаются ниже.Центральная система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха имеет комбинированные устройства в вентиляционной установке, как показано на рисунке 3, которая содержит вентиляторы приточного и возвратного воздуха, увлажнитель, змеевик повторного нагрева, охлаждающий змеевик, змеевик предварительного нагрева, смесительную камеру, фильтр и наружный воздух.

Рисунок 3.

Расположение оборудования для центральной системы HVAC.

6.1. Воздушные системы

Средой передачи тепловой энергии через системы доставки в здание является воздух. Полновоздушные системы можно подразделить на одну зону и многозонную, скорость воздушного потока для каждой зоны — постоянный объем воздуха и переменный объем воздуха, конечный повторный нагрев и двойной воздуховод [5].

6.1.1. Одиночная зона

Одиночная зона состоит из вентиляционной установки, источника тепла и источника охлаждения, распределительных воздуховодов и соответствующих устройств подачи. Приточно-вытяжные установки могут быть полностью интегрированы там, где имеются источники тепла и охлаждения, или раздельными, если источник тепла и охлаждения отделены. Интегрированный блок, как правило, представляет собой установку на крыше и подключается к воздуховодам для доставки кондиционированного воздуха в несколько помещений с одной и той же тепловой зоной. Основным преимуществом однозонных систем является простота конструкции и обслуживания, а также низкая первоначальная стоимость по сравнению с другими системами.Однако основным его недостатком является обслуживание одной тепловой зоны при неправильном применении.

В однозонной системе отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха одно устройство управления, такое как термостат, расположенное в зоне, управляет работой системы, как показано на рисунке 4. Управление может быть либо плавным, либо двухпозиционным для соответствия требуемой тепловой нагрузке. единой зоны. Это может быть достигнуто путем регулировки мощности источника нагрева и охлаждения в собранном блоке.

Рисунок 4.

Воздушная система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха для одной зоны.

Хотя несколько зданий могут быть одной тепловой зоной, одну зону можно найти в нескольких приложениях. Односемейные жилые дома можно рассматривать как системы с одной зоной, в то время как другие типы жилых домов могут включать различную тепловую энергию в зависимости от рода занятий и структуры здания. Движение людей влияет на тепловую нагрузку здания, что приводит к разделению здания на несколько отдельных зон для обеспечения требуемых условий окружающей среды. Это можно наблюдать в больших жилых домах, где две (или более) системы с одной зоной могут использоваться для обеспечения теплового зонирования.В малоэтажных квартирах каждый многоквартирный дом может быть оборудован отдельной однозонной системой. Многие большие одноэтажные здания, такие как супермаркеты, магазины уцененных товаров, могут быть эффективно кондиционированы с помощью серии систем с одной зоной. Большие офисные здания иногда образуются серией отдельных систем с одной зоной.

6.1.2. Многозонный

В многозонной системе с общим воздухом отдельные воздуховоды приточного воздуха предусмотрены для каждой зоны в здании. Холодный воздух и горячий (или возвратный) воздух смешиваются в приточно-вытяжной установке, чтобы обеспечить тепловые требования каждой зоны.В определенной зоне есть кондиционированный воздух, который не может быть смешан с воздухом других зон, и все несколько зон с различными тепловыми требованиями требуют отдельных приточных каналов, как показано на Рисунке 5. Многозонная система кондиционирования воздуха состоит из блока обработки воздуха с параллельные пути потока через охлаждающие змеевики и нагревательные змеевики и внутренние смесительные заслонки. Рекомендуется, чтобы одна многозонная зона обслуживала не более 12 зон из-за физических ограничений на соединения воздуховодов и размер заслонки. Если требуется больше зон, можно использовать дополнительные кондиционеры.Преимущество многозонной системы состоит в том, чтобы обеспечить надлежащее кондиционирование нескольких зон без потерь энергии, связанных с конечной системой повторного нагрева. Однако утечка между палубами кондиционера может снизить энергоэффективность. Главный недостаток — необходимость в нескольких приточных воздуховодах для обслуживания нескольких зон.

Рисунок 5.

Воздушная система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха для нескольких зон.

6.1.3. Терминальный повторный нагрев

Терминальная система повторного нагрева — это многозонная система, которая учитывает адаптацию однозонной системы, как показано на рисунке 6.Это может быть выполнено путем добавления нагревательного оборудования, такого как змеевик с горячей водой или электрический змеевик, к выходу за потоком приточного воздуха от вентиляционных установок около каждой зоны. Каждая зона контролируется термостатом для регулировки тепловой мощности нагревательного оборудования в соответствии с тепловыми условиями. Приточный воздух из приточно-вытяжных установок охлаждается до самой низкой точки охлаждения, а конечный подогрев добавляет требуемую тепловую нагрузку. Преимущество терминального повторного нагрева заключается в гибкости, и его можно устанавливать или снимать для учета изменений зон, что обеспечивает лучший контроль тепловых условий в нескольких зонах.Однако конструкция терминального повторного нагрева не является энергоэффективной системой, потому что значительное количество чрезвычайно охлаждающего воздуха не требуется регулярно в зонах, что можно рассматривать как ненужную энергию. Поэтому энергетические нормы и стандарты регулируют использование систем повторного нагрева.

Рисунок 6.

Одноканальная система с оконечными устройствами повторного нагрева и байпасными блоками.

6.1.4. Двойной воздуховод

Двойная воздуховодная система представляет собой модификацию многозонной концепции с терминальным управлением.Центральная приточно-вытяжная установка обеспечивает два кондиционированных воздушных потока, таких как холодная палуба и горячая палуба, как показано на рисунке 7. Эти воздушные потоки распределяются по всей зоне, обслуживаемой приточно-вытяжной установкой, в отдельных и параллельных каналах. Каждая зона имеет клеммную смесительную коробку, управляемую зонным термостатом для регулировки температуры приточного воздуха путем смешивания приточного холодного и горячего воздуха. Этот тип системы сведет к минимуму недостатки предыдущих систем и станет более гибким за счет использования терминального управления.

Рисунок 7.

Двухканальная система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

6.1.5. Переменный объем воздуха

В некоторых помещениях требуется другой поток приточного воздуха из-за изменений тепловых нагрузок. Таким образом, воздушная система с переменным объемом воздуха (VAV) является подходящим решением для достижения теплового комфорта. Предыдущие четыре типа воздушных систем представляют собой системы постоянного объема. Система VAV состоит из центральной установки кондиционирования воздуха, которая обеспечивает подачу воздуха к клеммной коробке управления VAV, расположенной в каждой зоне, для регулировки объема приточного воздуха, как показано на рисунке 8.Температура приточного воздуха в каждой зоне регулируется путем изменения расхода приточного воздуха. Основным недостатком является то, что контролируемая скорость воздушного потока может отрицательно влиять на другие соседние зоны с другой или аналогичной скоростью воздушного потока и температурой. Кроме того, в условиях частичной нагрузки в зданиях может потребоваться низкая скорость воздушного потока, что снижает мощность вентилятора, что приводит к экономии энергии. Это также может снизить скорость потока вентиляции, что может быть проблематичным для системы HVAC и повлиять на качество воздуха внутри здания.

Рис. 8.

Воздушные системы HVAC с оконечными устройствами VAV.

6.2. Водяные системы

В полностью водяных системах нагретая и охлажденная вода распределяется из центральной системы в кондиционируемые помещения [4, 5]. Этот тип системы относительно невелик по сравнению с другими типами, потому что в качестве распределительных емкостей используются трубы, а вода имеет более высокую теплоемкость и плотность, чем воздух, поэтому для передачи тепла требуется меньший объем. Системы водяного отопления включают несколько устройств подачи, таких как напольные радиаторы, радиаторы плинтуса, модульные обогреватели и конвекторы.Однако системы, полностью использующие только водяное охлаждение, необычны, например, подвесные балки, установленные в потолке. Основным типом, который используется в зданиях для кондиционирования всего пространства, является фанкойл.

6.2.1. Фанкойлы

Фанкойлы — это довольно маленькие блоки, используемые для нагрева и охлаждения змеевиков, циркуляционного вентилятора и соответствующей системы управления, как показано на Рисунке 9. Блок может быть установлен вертикально или горизонтально. Фанкойл может быть размещен в комнате или открыт для людей, поэтому очень важно иметь соответствующую отделку и стиль.В центральных системах фанкойлы подключаются к бойлерам для нагрева и к водоохладителям для охлаждения кондиционируемого помещения. Желаемая температура зоны определяется термостатом, который регулирует поток воды к фанкойлам. Кроме того, пассажиры могут регулировать фанкойлы, регулируя жалюзи приточного воздуха для достижения желаемой температуры. Основным недостатком фанкойлов является вентиляция воздуха, и его можно решить только в том случае, если фанкойлы подключены к наружному воздуху.Еще один недостаток — уровень шума, особенно в критических местах.

Рисунок 9.

Водная система: фанкойлы.

6.3. Системы «воздух-вода»

Системы «воздух-вода» представлены как гибридная система, объединяющая в себе преимущества полностью воздушных и полностью водяных систем [5]. Объем комбинированного уменьшается, и производится наружная вентиляция для правильного кондиционирования желаемой зоны. Водяная среда отвечает за передачу тепловой нагрузки в здании на 80–90% за счет нагрева и охлаждения воды, в то время как воздушная среда кондиционирует остальное.Есть два основных типа: фанкойлы и индукционные.

6.3.1. Фанкойлы

Фанкойлы для систем воздух-вода аналогичны фанкойлам для водяных систем, за исключением того, что приточный воздух и кондиционированная вода подаются в желаемую зону от центрального кондиционера и центральных систем водоснабжения ( например, бойлеры или чиллеры). Вентиляционный воздух можно отдельно доставлять в пространство или подключать к фанкойлам. Основными типами фанкойлов являются двух- или четырехтрубные системы, как показано на Рисунке 10.

Рис. 10.

Система HVAC «воздух-вода» с использованием фанкойлов с конфигурацией из 4 труб.

6.3.2. Индукционные блоки

Индукционные блоки внешне похожи на фанкойлы, но отличаются внутренне. Индукционный блок индуцирует воздушный поток в помещении через шкаф, используя высокоскоростной воздушный поток от центрального кондиционера, который заменяет принудительную конвекцию вентилятора в фанкойле индукционным эффектом или эффектом плавучести индукционного блока, так как показано на рисунке 11.Это может быть выполнено путем смешивания первичного воздуха из центрального блока и вторичного воздуха из комнаты для получения подходящего и кондиционированного воздуха в комнате / зоне.

Рис. 11.

Система ОВКВ воздух-вода с использованием индукционных блоков.

6.4. Водяные тепловые насосы

Водяные тепловые насосы используются для значительной экономии энергии в больших зданиях в экстремально холодную погоду [6]. В здании с различными зонами можно управлять несколькими отдельными тепловыми насосами, так как каждый тепловой насос может управляться в соответствии с контролем зоны.Контур централизованной циркуляции воды может использоваться как источник тепла и радиатор для тепловых насосов. Следовательно, тепловые насосы могут выступать в качестве основного источника отопления и охлаждения. Главный недостаток — отсутствие вентиляции, как у водопроводных систем, как у фанкойлов. Для процесса отопления бойлер или солнечные коллекторы будут использоваться для подачи тепла в циркуляцию воды, а градирня используется для отвода тепла, собираемого тепловыми насосами, в атмосферу. В этой системе не используются чиллеры или какие-либо холодильные системы.Если в здании требуется процесс нагрева для зон и процесса охлаждения для других зон одновременно, тепловой насос будет перераспределять тепло от одной части к другой без необходимости в работе котла или градирни,

6.5. Панели отопления и охлаждения

Панели отопления и охлаждения устанавливаются на полах, стенах или потолках, где они могут быть источником нагрева или охлаждения [7]. Их также можно назвать лучистыми панелями. Этот тип системы может быть сконструирован в виде трубок или трубок, находящихся внутри поверхности, где охлаждающая или нагревающая среда циркулирует в трубках для охлаждения или нагрева поверхности.Трубки контактируют с прилегающей большой площадью поверхности для достижения желаемой температуры поверхности для процесса охлаждения и нагрева. Процесс теплопередачи происходит в основном за счет режима излучения между людьми и излучающими панелями и в режиме естественной конвекции между воздухом и панелями. Для излучающих панелей пола рекомендуется ограничение температуры в диапазоне 66–84 ° F, чтобы обеспечить тепловой комфорт для пассажиров (стандарт ASHRAE 55). Теплые потолочные или стеновые панели можно использовать для охлаждения и обогрева.Температура поверхности должна быть выше температуры точки росы по воздуху, чтобы избежать конденсации на поверхности в процессе охлаждения. Кроме того, максимальная температура поверхности составляет 140 ° F для уровней потолка на высоте 10 футов и 180 ° F для уровней потолка на высоте 18 футов. Эта температура рекомендуется, чтобы избежать чрезмерного нагрева над головами людей.

Установка таких систем часто бывает дорогостоящей по сравнению с другими типами, упомянутыми выше, но они могут быть полезными и имеют более низкие эксплуатационные расходы, главным образом из-за ограничения температуры поверхности.Управляющий сигнал подается на термостат каждой зоны, чтобы управлять температурой среды для кондиционирования пространства. Используемая среда может представлять собой хладагент или воду, смешивающуюся с ингибированным гликолем (антифриз) вместо простой воды, чтобы предотвратить обледенение внутри трубок для процесса охлаждения. Основным преимуществом является отсутствие необходимости в пространстве, всего несколько дюймов для установки панелей и отсутствие скапливания грязи в стандартном потолке или воздуховодах. Доступно множество дизайнов для производства привлекательных панелей.

7. Местные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха

Некоторые здания могут иметь несколько зон или большую единственную зону, для чего требуются центральные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха для обслуживания и обеспечения потребностей в тепле [4, 5]. Однако в другом здании может быть одна зона, для которой требуется оборудование, расположенное внутри самой зоны, например, небольшие дома и жилые квартиры. Этот тип системы рассматривается как локальная система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, поскольку каждое оборудование обслуживает свою зону без пересечения границ с другими соседними зонами (например, с использованием кондиционера для охлаждения спальни или с использованием электрического обогревателя в гостиной).Следовательно, для одной зоны требуется только одноточечная точка управления, подключенная к термостату, чтобы активировать локальную систему HVAC. В некоторых зданиях есть несколько локальных систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в качестве надлежащего оборудования, обслуживающего определенные отдельные зоны и контролируемых посредством одноточечного управления желаемой зоной. Однако эти локальные системы не подключены и не интегрированы с центральными системами, но по-прежнему являются частью больших систем HVAC, охватывающих все здание. Существует много типов локальных систем HVAC, как показано на рисунке 12.

Рисунок 12.

Горизонтальное иерархическое представление основных типов локальных систем HVAC.

7.1. Системы местного отопления

Для одной зоны потребуется полный, единый пакет системы отопления, который включает источник тепла и систему распределения. Некоторые примеры включают переносные электрические обогреватели, электрические резистивные плинтусы, камины и дровяные печи, а также инфракрасные обогреватели [8].

7.2. Локальные системы охлаждения

Локальные системы охлаждения могут включать активные системы, такие как системы кондиционирования воздуха, которые обеспечивают охлаждение, правильное распределение воздуха внутри зоны и контроль увлажнения, и естественные системы, такие как конвективное охлаждение в открытом окне, испарительное охлаждение в фонтанах [5 , 6].

7.3. Местные системы вентиляции

Местные системы вентиляции могут быть системами принудительной вентиляции с использованием таких устройств, как оконный вентилятор, чтобы обеспечить движение воздуха между наружным помещением и отдельной зоной без изменения теплового режима зоны. Другие системы, используемые для вентиляции, — это устройства для циркуляции воздуха, такие как настольные или лопастные вентиляторы, для улучшения теплового комфорта в помещении, позволяя передавать тепло обычным способом [5, 6].

7.4. Местные системы кондиционирования воздуха

Локальные системы кондиционирования воздуха — это полный комплект, который может содержать источник охлаждения и нагрева, циркуляционный вентилятор, фильтр и устройства управления.Ниже перечислены три основных типа [5, 6].

7.4.1. Оконный кондиционер

Эта система представляет собой комплектное устройство, состоящее из парокомпрессионного холодильного цикла, который содержит компрессор, конденсатор, расширительный клапан и испаритель, а также вентилятор, фильтр, систему управления и корпус. Оконные кондиционеры могут быть установлены в оконных или оконных проемах в стенах зданий и оконных проемах без воздуховодов и эффективно распределять охлаждающий или нагревающий воздух внутри кондиционируемого помещения.Кондиционер включает в себя испаритель и конденсатор, где конденсатор расположен вне помещения, а испаритель находится внутри помещения, однако он обслуживает всю отдельную зону с тепловыми требованиями. Процесс нагрева может быть достигнут путем добавления змеевика электрического сопротивления в систему кондиционирования воздуха или реверсирования цикла охлаждения для работы в качестве теплового насоса. Многие элементы дизайна созданы для обеспечения эстетической ценности и улучшения качества и отклика.

7.4.2. Кондиционер унитарный

По оснащению аналогичен оконным кондиционерам, но предназначен для коммерческих зданий.Он устанавливается на внешней стене здания и, как правило, расположен рядом с пересечением пола и стены, как показано на рисунке 13. Каждая отдельная зона будет содержать один унитарный кондиционер, как и в каждой комнате для гостей во многих отелях.

Рисунок 13.

Унитарный кондиционер.

7.4.3. Комбинированный кондиционер на крыше

Состоит из холодильного цикла с компрессией пара; источник тепла, такой как тепловой насос и электрическое сопротивление; обработчик воздуха, такой как заслонки, фильтр и вентилятор; и устройства управления, как показано на рисунке 14.Эта система может быть подключена к воздуховодам и обслуживать крупногабаритную отдельную зону, которую не обслуживают унитарные или оконные кондиционеры.

Рисунок 14.

Компактный крышный кондиционер.

7,5. Сплит-системы

Сплит-системы содержат два центральных устройства [5, 6]: конденсатор, расположенный снаружи, и испаритель, расположенный в помещении. Два устройства соединены трубопроводом для линий хладагента и проводки. Эта система решает некоторые проблемы малогабаритных однозонных систем, поскольку расположение и установка оконных, унитарных или крышных кондиционеров может повлиять на эстетическую ценность и архитектурный дизайн здания.Сплит-системы могут содержать один конденсатор и подключаться к нескольким испарительным установкам для обслуживания нескольких зон, насколько это возможно, при одинаковых условиях или различных условиях окружающей среды.

8. Выводы

В этой главе представлены типы систем HVAC. К системам HVAC предъявляются несколько требований, включая основное оборудование, такое как отопительное оборудование, охлаждающее оборудование и оборудование для доставки; требуемое пространство, такое как помещения HVAC, аппаратная и вертикальная шахта; распределение воздуха; и трубопровод.Типы систем HVAC можно разделить на центральные системы HVAC и локальные системы HVAC. Эта классификация зависит от типов зон и расположения оборудования HVAC. Центральные системы HVAC могут обслуживать несколько или отдельные зоны и располагаться вдали от здания, где необходимы распределительные устройства. Их также можно подразделить на воздушные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, воздушно-водяные системы, водные системы, тепловые насосы с водным источником и панельные системы отопления и охлаждения. Местные системы HVAC в основном размещаются внутри жилых помещений или рядом с ними и обслуживают одну единственную зону.Они состоят из местных систем отопления, местных систем кондиционирования, местных систем вентиляции и сплит-систем.

.

Проектирование систем парового отопления

Самая простая система парового отопления может быть установлена ​​с относительно низкими затратами. Недостатком простой системы является отсутствие качества регулирования.

Самая простая система парового отопления — это однотрубная паровая система

с основными трубами, проложенными к котлу

Для пара и конденсата используются одни и те же основные трубы. Конденсат течет в направлении, противоположном направлению пара.

Воздушные клапаны необходимы для удаления воздуха при запуске.

Система проста, но тепловыделение радиаторов или теплообменников трудно контролировать. Регулировка нагрева приведет к частичному заполнению нагревательных элементов воздухом. Система может работать должным образом в приложениях, где тепло можно регулировать непосредственно в котле, например, в складских помещениях, гаражах и т. Д. Следует избегать использования системы там, где требуется индивидуальное регулирование каждого радиатора или теплообменника.

Конденсат сливается обратно в котел, а во время остановов система заполняется воздухом.Это делает конструкцию пригодной для временно нагретого оборудования, работающего в условиях замерзания воды.

Простая система может быть модифицирована до

однотрубной паровой системы с главными паровыми трубами, отведенными от котла

Это лучшая конструкция, чем первая, поскольку пар и конденсат в большей степени разделены в разных трубах. Ее можно дополнительно улучшить с помощью паровой системы с одной трубой

с верхним распределением пара

Усовершенствованием этой системы является полное разделение линий пара и конденсата с помощью пароотделителя

Пар системы улавливания задерживается в нагревательных элементах и ​​паропроводах с помощью конденсатоотводчиков.Конденсатоотводчики могут работать по термодинамическим или механическим принципам.

Преимущество системы — это лучшие индивидуальные модулируемые радиаторы и теплообменники.

Минус — больше оборудования и дороже.

.

Активные солнечные системы отопления | EGEE 102: Энергосбережение и защита окружающей среды

Солнечные системы отопления классифицируются как «активные» или «пассивные» системы солнечного отопления или как комбинация того и другого. Сначала мы рассмотрим активные системы.

Активные солнечные системы отопления состоят из коллекторов, системы распределения и накопительного устройства.

Инструкции: Щелкните горячие точки на изображении ниже, чтобы узнать больше об основных компонентах активной солнечной системы отопления.

Активные солнечные системы отопления работают следующим образом:

• Плоские коллекторы обычно ставят на крышу или землю на солнце. Верхняя или солнечная сторона имеет стеклянную или пластиковую крышку, пропускающую солнечную энергию. Внутреннее пространство выполнено из черного (поглощающего) материала для максимального поглощения солнечной энергии.
• Холодная вода забирается из накопительного бака насосом №1 и перекачивается через плоский коллектор, установленный на крыше дома.
• Вода поглощает солнечную энергию и возвращается обратно в резервуар.
• Горячая вода из бака перекачивается насосом №2 через нагревательный змеевик.
• Вентилятор нагнетает воздух (из комнаты) над нагретым змеевиком, а затем нагретый воздух проходит в комнату и нагревает ее.
• Холодный воздух опускается на дно и рециркулирует через нагревательный змеевик.

Примечание: Резервный электрический змеевик включается автоматически и обеспечивает тепло, когда температура воды в нагревательном змеевике падает из-за последовательных пасмурных дней.

Инструкция : Нажмите кнопку «play», чтобы наблюдать за работой активной солнечной системы отопления:

Эксплуатация активной солнечной системы отопления

Щелкните здесь, чтобы открыть текстовое описание работы активной солнечной системы отопления.

Эксплуатация активной солнечной системы отопления

Вода из накопительного резервуара перекачивается на крышные солнечные батареи. Солнце нагревает воду, когда она возвращается в резервуар для воды. Теплая вода из бака перемещается отдельным насосом через ряд змеевиков внутри воздушной печи. Печь пропускает холодный воздух мимо змеевиков, который нагревается, а затем распределяется по всему зданию.

Эффективность коллектора — это отношение солнечного излучения к , которое улавливается и передается коллектору или теплоносителю.

КПД коллектора можно выразить как:

КПД коллектора = (Доставленная полезная энергия Изоляция коллектора) × 100%

Типичный КПД коллектора находится в диапазоне 50–70 процентов.

Солнечный коллектор

,

Энергетические системы и тепловые процессы MSc

Сборы и финансирование

студента Европейского Союза, подающего заявку на поступление в университет в 2019/20 и 2020/21 учебном году, по-прежнему будут иметь доступ к финансовой поддержке студентов. См. Объявление правительства Великобритании (28 мая 2019 г.).

Cranfield University принимает заявки от студентов со всего мира на наши программы последипломного образования.Указанная плата за обучение на дому / в ЕС по-прежнему применяется к учащимся из ЕС.

Стоимость курса

Сборы между странами ЕС

Международные сборы

• *

  Этот курс имеет ежегодный регистрационный взнос и плату за модуль.Указанный выше сбор представляет собой ежегодный регистрационный сбор, и счет на эту сумму выставляется ежегодно. Стоимость преподаваемых модулей составляет 1340 фунтов стерлингов за 10 кредитов, счет выставляется при посещении. Стоимость модулей обычно составляет 5, 10, 20 или 30 кредитов, при этом плата за каждый модуль рассчитывается соответственно.
  

• **

  Сборы могут быть оплачены полностью заранее или равными ежегодными платежами.Студентам, завершившим курс до начальной даты окончания, будет выставлен счет на непогашенный остаток платы, и они должны полностью оплатить курс до окончания обучения.
  

• Указанные сборы распространяются на всех студентов, чья первоначальная дата регистрации приходится на период с 1 августа 2020 года по 31 июля 2021 года.
• Все студенты платят установленную Университетом плату за обучение в течение всего периода регистрации, согласованного при их первоначальной регистрации.
• Невозвращаемый депозит выплачивается при принятии предложения и вычитается из вашей общей платы за обучение. Home / Студенты из ЕС заплатят залог в размере 500 фунтов стерлингов. Иностранные студенты будут вносить депозит в размере 1000 фунтов стерлингов.
• Может взиматься дополнительная плата за продление согласованного периода регистрации.
• Право на получение оплаты по ставке Home / EU определяется в соответствии с постановлениями правительства Великобритании.В качестве руководящего принципа граждане ЕС (включая Великобританию), которые обычно проживают в ЕС, платят плату за обучение на дому / в ЕС, все остальные студенты (в том числе с Нормандских островов и острова Мэн) платят зарубежные сборы.

Возможности финансирования

Чтобы помочь студентам в поиске и обеспечении соответствующего финансирования, мы создали систему поиска финансирования, где вы можете искать подходящие источники финансирования, отфильтровывая результаты в соответствии с вашими потребностями.Посетите поисковик финансирования.

Стипендия NetZero Стипендия
на сумму 10 500 фунтов стерлингов (полная оплата) в счет платы за обучение для британских студентов с соотношением 2: 1 или выше.

Стипендия GREAT в Китае
Стипендия GREAT Cranfield University China совместно финансируется Университетом Крэнфилда и Британским Советом. Для китайских студентов доступны две стипендии по 11 000 фунтов стерлингов каждая.

Стипендия Крэнфилда

У нас есть ограниченное количество стипендий для кандидатов со всего мира.Стипендии присуждаются кандидатам, которые демонстрируют как способности, так и способности по предмету, который они подают.

Магистерская ссуда от Student Finance England

Теперь заявителям из Великобритании и ЕС доступна ссуда на степень магистра, которая поможет вам оплатить курс магистратуры. Подать заявку на получение кредита можно на сайте GOV.UK.

Стипендия Сантандера

Стипендия Сантандера в Университете Крэнфилда составляет 4 000 фунтов стерлингов на оплату обучения на очных магистерских курсах. Стипендия открыта для студенток из Великобритании.

Стипендии Содружества для развивающихся стран

Студенты из развивающихся стран, которые иначе не смогли бы учиться в Великобритании, могут подать заявку на стипендию Содружества, которая включает плату за обучение, проезд и ежемесячную стипендию для обучения в магистратуре.

Студенческие ссуды на будущее финансирование

Cranfield University стал партнером Future Finance в качестве альтернативного источника финансирования для наших студентов с кредитами на сумму до 40 000 фунтов стерлингов.

Стипендии Chevening

Стипендии

Chevening присуждаются выдающимся молодым лидерам для прохождения годичной магистерской программы в Университете Крэнфилда.Стипендия включает платы за обучение, проезд и ежемесячную стипендию для обучения в магистратуре.

Общая стипендия Содружества

Студенты из развивающихся стран, которые в противном случае не смогли бы учиться в Великобритании, могут подать заявку на совместную стипендию Содружества, которая включает плату за обучение, проезд и ежемесячную стипендию для обучения в магистратуре, совместно поддерживаемую Университетом Крэнфилд.

Программа ссуды для аспирантов Cranfield (CPLS)

Cranfield Postgraduate Loan Scheme (CPLS) — это программа финансирования, предоставляющая доступную плату за обучение и ссуды на обслуживание для студентов очных отделений из Великобритании / ЕС и иностранных государств, обучающихся на магистерских курсах, основанных на технологиях.

Стипендия магистратуры Института инженеров-механиков

IMechE предлагает ряд стипендий для аспирантов на сумму до 6500 фунтов стерлингов для выпускников со степенью 2: 1 с отличием IMechE, аккредитованной BEng (с отличием), чтобы они могли получить аккредитованную IMechE степень магистра.

Стипендия магистратуры IGEM
Институт инженеров и менеджеров-газовиков (IGEM) предлагает стипендии магистратуры на сумму 6500 фунтов стерлингов тем, кто учится на дипломах, аккредитованных Инженерным советом.

Стипендия GREAT India
Стипендия GREAT Cranfield University India совместно финансируется Cranfield University и Британским Советом. Стипендия покрывает полную стоимость обучения выдающихся индийских студентов.

Ссуда ​​для аспирантов Lendwise
Ссуда ​​для аспирантов Lendwise предоставляет ссуды на оплату обучения и поддержание в размере от 5 000 до 100 000 фунтов стерлингов для подходящих кандидатов, обучающихся в Университете Крэнфилда.

Стипендия шотландского магистра энергетики
Стипендия покрывает плату за обучение и проживание аспирантов в области инженерии, возобновляемых источников энергии, наук об окружающей среде, кибербезопасности и смежных областях.

,